DE10135201A1 - Variable valve actuation device for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung umfasst eine Antriebswelle, einen Kurbelnocken, der an einem äußeren Umfang der Antriebswelle angeordnet ist, einen ventilsteuernden Nocken, der schwenkbar durch die Antriebswelle gestützt ist, um ein Motorventil anzutreiben, und einen Ventilkipphebel mit einem ersten Arm, der schwenkbar zu einem exzentrischen Steuernocken an einem ersten Drehpunkt montiert ist, und einem zweiten Arm, der rotierbar zu dem Kurbelnocken und dem ventilsteuernden Nocken an einem zweiten Drehpunkt bzw. einem dritten Drehpunkt montiert ist, wobei der Ventilkipphebel eine Antriebskraft des Kurbelnockens zu dem ventilsteuernden Nocken überträgt. Der Ventilhub, der durch den ventilsteuernden Nocken erzeugt wird, wird durch ein Ändern eines Kippdrehpunktes des Ventilkipphebels durch eine Rotationssteuerung des Steuernockens variiert, und der zweite Drehpunkt und der dritte Drehpunkt befindet sich auf der Seite des zweiten Armes des Ventilkipphebels.A variable valve actuation device includes a drive shaft, a crank cam disposed on an outer periphery of the drive shaft, a valve-controlling cam that is pivotally supported by the drive shaft to drive an engine valve, and a valve rocker arm with a first arm that is pivotable to an eccentric Control cam is mounted at a first pivot point and a second arm rotatably mounted to the crank cam and the valve-controlling cam at a second pivot point and a third pivot point, respectively, the valve rocker arm transmitting a driving force of the crank cam to the valve-controlling cam. The valve lift generated by the valve control cam is varied by changing a rocking pivot point of the valve rocker arm by rotation control of the control cam, and the second pivot point and the third pivot point are on the side of the second arm of the valve rocker arm.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung (WA) für einen Verbrennungsmotor, der insbesondere den Hub von Ventilen, wie z. B. eines Einlassventils und eines Auslassventils, in Übereinstimmung mit dem Betriebszu stand des Motors variieren kann.The present invention relates to a variable valve actuation device (WA) for an internal combustion engine, in particular the stroke of valves such. B. an intake valve and an exhaust valve, in accordance with the operating condition state of the engine may vary.
Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung weist typischerweise einen exzentrischen Ro tationsnocken (ER) auf, der an einer Antriebswelle für eine Rotation mit dieser befestigt ist, einen ventilsteuernden Drehnocken (VO), einen Ventilkipphebel mit einem ersten Arm und einem zweiten Arm, eine Steuerstange oder -welle mit einem exzentrischen Steuernocken und eine Kurbelwange. Der exzentrische Steuernocken stützt den Ventil kipphebel für die Drehbewegung. Die Kurbelwange ist mit dem exzentrischen Rotations nocken und dem ersten Arm des Ventilkipphebels verbunden. Ein Verbindungselement verbindet den zweiten Arm des Ventilkipphebels und den ventilsteuernden Nocken.The variable valve actuator typically has an eccentric Ro tion cam (ER), which is attached to a drive shaft for rotation therewith is a valve-controlling rotary cam (VO), a valve rocker arm with a first Arm and a second arm, a control rod or shaft with an eccentric Control cams and a crank arm. The eccentric control cam supports the valve rocker arm for the rotary movement. The crank arm is with the eccentric rotation cam and connected to the first arm of the valve rocker arm. A fastener connects the second arm of the valve rocker arm and the valve-controlling cam.
Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung ist so aufgebaut, dass sich ein Kippdrehpunkt des Ventilkipphebels in Übereinstimmung mit der Rotationsposition des Steuernockens ändert, um eine variable Ventilhubcharakteristik zu erreichen. Jedoch wird die Rotati onssteuerung des Steuernockens nicht beachtet, d. h. eine Belastung, die auf die Steu erwelle während der Rotation wirkt. Somit wird die Belastung auf ein Betätigungsele ment für den Antrieb der Steuerwelle größer, um eine höhere Antriebsenergie zu erzeu gen. Dies führt nicht nur zu einem Anstieg der Größe des Betätigungselementes, son dern auch zu einer möglichen Verschlechterung des Leistungsverbrauches des Betäti gungselementes und des Kraftstoffverbrauches des Motors.The variable valve actuation device is constructed so that there is a pivot point of the rocker arm in accordance with the rotational position of the control cam changes in order to achieve a variable valve lift characteristic. However, the Rotati Control of the control cam is ignored, d. H. a burden on the tax shaft works during the rotation. Thus, the load on an actuator ment for driving the control shaft larger in order to generate a higher drive energy gen. This not only leads to an increase in the size of the actuator, son also a possible deterioration in the power consumption of the actuator supply element and the fuel consumption of the engine.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Ventilbetätigungs vorrichtung für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, welcher zu einer Optimierung des Leistungsverbrauchs des Betätigungselementes und des Kraftstoffver brauchs des Motors ohne eine Erhöhung der Größe des Betätigungselementes beiträgt.It is therefore an object of the present invention to provide variable valve actuation to provide a device for an internal combustion engine, which to a Optimization of the power consumption of the actuating element and the fuel consumption need of the engine without increasing the size of the actuator.
Die vorliegende Erfindung stellt allgemein eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor zur Verfügung, welcher aufweist:
eine Antriebswelle, die synchron mit einer Kurbelwelle rotiert;
einen Kurbelnocken, der an dem äußeren Umfang der Antriebswelle angeordnet ist;
einen ventilsteuernden Nocken, der schwenkbar durch die Antriebswelle gestützt ist,
wobei der ventilsteuernde Nocken ein Motorventil betätigt; und
einen Ventilkipphebel mit einem ersten Arm, der schwenkbar an einem exzentrischen
Steuernocken an einem ersten Drehpunkt montiert ist, und mit einem zweiten Arm, der
rotierbar an dem Kurbelnocken und dem ventilsteuernden Nocken an einem zweiten
Drehpunkt bzw. einem dritten Drehpunkt montiert ist, wobei der Ventilkipphebel eine
Antriebskraft von dem Kurbelnocken auf den ventilsteuernden Nocken überträgt,
wobei ein Hub des Motorventils, der durch den ventilsteuernden Nocken erzeugt wird,
durch ein Ändern des Kippdrehpunktes des Ventilkipphebels durch eine Rotationssteue
rung des Steuernockens variiert wird, und
wobei der zweite Drehpunkt und der dritte Drehpunkt sich auf der Seite des zweiten
Arms des Ventilkipphebels befinden.The present invention generally provides a variable valve actuation device for an internal combustion engine, comprising:
a drive shaft that rotates in synchronism with a crankshaft;
a crank cam disposed on the outer periphery of the drive shaft;
a valve-controlling cam which is pivotally supported by the drive shaft,
the valve-controlling cam actuating an engine valve; and
a valve rocker arm having a first arm pivotally mounted on an eccentric control cam at a first pivot point and a second arm rotatably mounted on the crank cam and the valve controlling cam at a second pivot point and a third pivot point, respectively, the valve rocker arm transmits a driving force from the crank cam to the valve-controlling cam,
wherein a stroke of the engine valve generated by the valve control cam is varied by changing the rocking pivot of the valve rocker arm by a rotation control of the control cam, and
wherein the second pivot point and the third pivot point are on the side of the second arm of the valve rocker arm.
Die anderen Aufgaben und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung mit Verweis auf die zugehörigen Zeichnungen ersichtlich, wobei:The other objects and features of the present invention will become apparent from the Description with reference to the accompanying drawings can be seen, wherein:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die eine erste Ausführungsform einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt; Figure 1 is a perspective view showing a first embodiment of a variable valve operating device for an internal combustion engine according to the present invention.
Fig. 2 eine schematische Ansicht ist, die die Vorrichtung im Stadium mit offenem Ven til bei minimaler Hubsteuerung zeigt, wie durch den Pfeil A in Fig. 1 angezeigt; Fig. 2 is a schematic view showing the device in the open valve stage with minimal lift control as indicated by arrow A in Fig. 1;
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 ist, die die Vorrichtung in dem Stadium mit of fenem Ventil bei maximaler Hubsteuerung zeigt; Fig. 3 is a view similar to Fig. 2 showing the device in the open valve stage with maximum lift control;
Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 ist, die die Vorrichtung in dem Stadium mit ge schlossenem Ventil zeigt; Fig. 4 is a view similar to Fig. 3, showing the device in the valve closed state;
Fig. 5 eine grafische Veranschaulichung ist, die eine Ventilhubcharakteristik zeigt; Figure 5 is a graphical illustration showing a valve lift.
Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4 ist die eine zweite Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt; Fig. 6 is a view similar to Fig. 4 which shows a second embodiment of the present invention;
Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6 ist, die die Vorrichtung in dem Stadium mit ge schlossenem Ventil zeigt; Fig. 7 is a view similar to Fig. 6, showing the device in the valve closed state;
Fig. 8 eine bruchstückartige Längsschnittansicht ist, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 8 is a fragmentary longitudinal sectional view showing a third embodiment of the present invention;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von Fig. 8 ist; und Fig. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX of Fig. 8; and
Fig. 10 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 8 ist, die eine vierte Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt. Fig. 10 is a view similar to Fig. 8, showing a fourth embodiment of the vorlie invention.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen erfolgt die Beschreibung im Hinblick auf eine va riable Ventilbetätigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die die vorliegende Erfindung umfasst. In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die va riable Ventilbetätigungsvorrichtung zwei Einlassventile pro Zylinder und einen Um schaltmechanismus für das Variieren des Hubbetrags der Einlassventile in Überein stimmung mit dem Motorbetriebszustand auf.With reference to the drawings, the description is made with respect to a riable valve actuation device for an internal combustion engine, the present Invention includes. In the embodiments of the present invention, va riable valve actuation device two intake valves per cylinder and one um Switching mechanism for varying the stroke amount of the intake valves in accordance in accordance with the engine operating status.
Speziell, bezüglich der Fig. 1-2, umfasst die variable Ventilbetätigungsvorrichtung ein Paar von Einlassventilen 12, die gleitend an einem Zylinderkopf 11 durch eine Ventilfüh rung, nicht gezeigt, montiert sind, eine hohle Antriebswelle 13, die rotierbar durch ein Lager 14 in einem oberen Bereich des Zylinderkopfes 11 gestützt ist, einen Kurbel- oder exzentrischen Rotationsnocken 15, der an der Antriebswelle 13 durch einen Verbin dungsstift befestigt ist, ein Paar ventilsteuernder Nocken 17, die schwenkbar an einer äußeren Umfangsoberfläche der Antriebswelle 13 gestützt sind und in gleitenden Kon takt mit Ventilstößeln 16 kommen, die an den oberen Enden der Einlassventile 12 ein gebracht sind, um sie zu öffnen, einen Übertragungsmechanismus 18, der zwischen den Kurbelnocken 15 und die ventilsteuernden Nocken 17 für das Übertragen eines Kipp kraftdrehmomentes des Kurbelnockens 15 auf die ventilsteuernden Nocken 17 einge bunden ist, und einen Umschaltmechanismus 19 zum Variieren der Betriebsstellung des Übertragungsmechanismus 18.Specifically, with reference to FIGS . 1-2, the variable valve actuator includes a pair of intake valves 12 slidably mounted on a cylinder head 11 by a valve guide, not shown, a hollow drive shaft 13 rotatable by a bearing 14 in one the upper region of the cylinder head is supported 11, a crank or eccentric rotating cam 15, the extension pin on the drive shaft 13 by a Verbin is fixed, a pair of valve controlling cams 17 which are pivotally supported on an outer circumferential surface of the drive shaft 13 and clocked into sliding Kon come with valve lifters 16 , which are brought to the upper ends of the intake valves 12 to open them, a transmission mechanism 18 between the crank cams 15 and the valve-controlling cams 17 for transmitting a tilting torque of the crank cam 15 to the valve-controlling cams 17th is bound, and a switching mechanism 19 for Varying the operating position of the transmission mechanism 18 .
Die Antriebswelle 13 erstreckt sich in der Längsrichtung des Motors und hat ein Ende mit einem Zahn eines Kettenrades, worum eine Steuerkette gewunden ist usw., nicht gezeigt, wodurch die Antriebswelle ein Drehmoment von einer Motorkurbelwelle erhält. Die Antriebswelle 13 ist so konstruiert, dass sie entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung, wie in Fig. 1 zu sehen ist, rotiert. Die Antriebswelle 13 ist aus einem Material hoher Fe stigkeit ausgebildet.The drive shaft 13 extends in the longitudinal direction of the engine and has one end with a tooth of a sprocket, around which a timing chain is wound, etc., not shown, whereby the drive shaft receives torque from an engine crankshaft. The drive shaft 13 is designed to rotate counterclockwise as seen in FIG. 1. The drive shaft 13 is made of a material of high strength.
Das Lager 14 weist eine Hauptstütze 14a, die an dem oberen Ende des Zylinderkopfes 11 zum Stützen eines oberen Bereiches der Antriebswelle 13 angeordnet ist, und eine Hilfsstütze 14b auf die an dem oberen Ende der Hauptstütze 14a für ein rotierbares Stützen einer Steuerwelle oder -stange 32 angeordnet ist, wie später beschrieben wer den wird. Die Stützen 14a und 14b sind von oben durch ein Paar von Bolzen 14c zu sammen befestigt.The bearing 14 has a main support 14 a, which is arranged at the upper end of the cylinder head 11 for supporting an upper region of the drive shaft 13 , and an auxiliary support 14 b on the at the upper end of the main support 14 a for a rotatable support of a control shaft or -bar 32 is arranged, as will be described later who the. The supports 14 a and 14 b are fastened together from above by a pair of bolts 14 c.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Kurbelnocken 15, welcher von einer einheitlichen Struk tur und einem verschleißfesten Material ist, im Wesentlichen wie ein Ring aufgebaut, und weist einen ringförmigen Hauptkörper 15a und einen zylindrischen Bereich 15b auf, der einstückig mit dessen äußerer Endoberfläche ausgebildet sind. Ein Durchgangsloch 15c ist axial durch den Kurbelnocken 15 ausgebildet, um die Antriebswelle 13 aufzu nehmen. Eine Achse Y des Hauptkörpers 15a ist radial im Hinblick auf eine Achse X der Antriebswelle 13 durch einen vorbestimmten Betrag versetzt. Der Kurbelnocken 15 ist mit der Antriebswelle 13 durch den Verbindungsstift gekoppelt, der durch die Antriebs welle 13 in der radialen Richtung des zylindrischen Bereiches 15b angeordnet ist. Eine halbmondförmige flache Oberfläche ist auf einer Seitenfläche des zylindrischen Berei ches 15b auf der Seite des Nockenhauptkörpers 15a ausgebildet. Der Kurbelnocken 15 ist so konstruiert, dass er in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung, wie in Fig. 2 gezeigt, mit der Rotation der Antriebswelle 13 rotiert. As shown in Fig. 2, the crank cam 15 , which is of a uniform structure and a wear-resistant material, is constructed essentially like a ring, and has an annular main body 15 a and a cylindrical region 15 b, which is integral with the outer end surface of which are formed. A through hole 15 c is axially formed through the crank cam 15 to take the drive shaft 13 . An axis Y of the main body 15 a is offset radially with respect to an axis X of the drive shaft 13 by a predetermined amount. The crank cam 15 is coupled to the drive shaft 13 through the connecting pin which is arranged by the drive shaft 13 in the radial direction of the cylindrical region 15 b. A crescent-shaped flat surface is formed on a side surface of the cylindrical region 15 b on the side of the cam main body 15 a. The crank cam 15 is designed to rotate in the counterclockwise direction as shown in FIG. 2 with the rotation of the drive shaft 13 .
Die Ventilstößel 16 sind wie ein geschlossener Zylinder ausgebildet, wobei jeder gleitbar in einem Loch des Zylinderkopfes 11 gehalten ist und eine flache obere Oberfläche 16a hat, mit welcher die ventilsteuernden Nocken 17 in gleitenden Kontakt kommen.The valve lifters 16 are designed like a closed cylinder, each being slidably held in a hole in the cylinder head 11 and having a flat upper surface 16 a, with which the valve-controlling cams 17 come into sliding contact.
Wie in den Fig. 1-2 gezeigt, ist der ventilsteuernde Nocken 17 etwa wie ein Regentrop fen ausgebildet und hat ein Stiftloch an einem etwa zylindrischen Bezugsende 20, wo durch die äußere Umfangsoberfläche der Antriebswelle 13 rotierbar gestützt ist. Der ventilsteuernde Nocken 17 hat auch ein Stiftloch auf der Seite eines Nockenanlaufs 21. Eine untere Oberfläche des ventilsteuernden Nockens 17 ist mit einer Nockenoberfläche 22 ausgebildet, die eine Grundkreisoberfläche 22a auf der Seite des Bezugsendes 20, eine Rampenfläche 22b, die sich kreisförmig von der Grundkreisoberfläche 22a zu dem Nockenanlauf 21 erstreckt, und eine Hubfläche 22c, die sich von der Rampenfläche 22b zu einer oberen Oberfläche 22d erstreckt, umfasst, wobei der maximale Hub an einer Spitze des Nockenanlaufs 21 festgesetzt ist. Die Grundkreisoberfläche 22a, die Ram penfläche 22b, die Hubfläche 22c und die obere Oberfläche 22d kommen mit den jewei ligen vorbestimmten Punkten der oberen Oberfläche 16a des Ventilstößels 16 in Über einstimmung mit der Kippposition des ventilsteuernden Nockens 17 in Kontakt.As shown in FIGS . 1-2, the valve-controlling cam 17 is formed approximately like a raindrop and has a pin hole at an approximately cylindrical reference end 20 , where the outer peripheral surface of the drive shaft 13 is rotatably supported. The valve controlling cam 17 also has a pin hole on the cam start 21 side . A lower surface of the valve-controlling cam 17 is formed with a cam surface 22 , which has a base circle surface 22 a on the side of the reference end 20 , a ramp surface 22 b that extends circularly from the base circle surface 22 a to the cam start 21 , and a lifting surface 22 c , which extends from the ramp surface 22 b to an upper surface 22 d, wherein the maximum stroke is fixed at a tip of the cam stop 21 . The base circle surface 22 a, the ram penfläche 22 b, the lifting surface 22 c and the upper surface 22 d come with the respective predetermined points of the upper surface 16 a of the valve lifter 16 in accordance with the tilting position of the valve-controlling cam 17 in contact.
Speziell passt ein vorbestimmter ringförmiger Bereich der Grundkreisoberfläche 22a zu einem Grundkreisabschnitt, und ein vorbestimmter ringförmiger Bereich der Rampenfläche 22b, der dem Grundkreisabschnitt folgt, passt zu einem Rampenabschnitt, und ein vorbestimmter ringförmiger Bereich der Rampenfläche 22b von dem Rampenabschnitt zu der oberen Oberfläche 22d passt zu einem Hubabschnitt.Specifically, a predetermined annular region fits the base circle surface 22 a to a base circle portion, and a predetermined annular area of the ramp surface 22 b, which follows the base circle portion that fits to a ramp section, and a predetermined annular region of the ramp face 22 b of the ramp section to the upper surface 22 d fits a lifting section.
Der Übertragungsmechanismus 18 weist einen Ventilkipphebel 23 auf, der über der An triebswelle 13 eingebracht ist und einen zylinderförmigen ersten Arm 23a besitzt, der schwenkbar gestützt ist, eine Kurbelwange 24 zum Verbinden eines Bereiches eines zweiten Armes 23b des Ventilkipphebels 23 mit dem Kurbelnocken 15, und eine Verbin dungsstange 25 zum Verbinden eines anderen Bereiches des zweiten Armes 23b des Ventilkipphebels 23 mit dem ventilsteuernden Nocken 17.The transmission mechanism 18 has a valve rocker arm 23 , which is introduced above the drive shaft 13 and has a cylindrical first arm 23 a, which is pivotally supported, a crank arm 24 for connecting an area of a second arm 23 b of the valve rocker arm 23 with the crank cam 15 , And a connec tion rod 25 for connecting another area of the second arm 23 b of the valve rocker arm 23 with the valve-controlling cam 17th
Wie in den Fig. 1-2 gezeigt ist, ist der erste Arm 23a des Ventilkipphebels 23 schwenk bar durch einen exzentrischen Steuernocken 33 gestützt, wie später beschrieben wer den wird durch ein Stützloch, wobei eine Achse P1 des Steuernockens 33 einen ersten Drehpunkt bildet. Der zweite Arm 23b ragt von einem äußeren Ende des ersten Armes 23a heraus und ist in zwei Bereiche 23c und 23d gabelförmig geteilt. Ein Stift 26 ragt von einer äußeren Seite eines relativ dicken Bereiches 23c heraus, um rotierbar einen Vorsprung 24b der Kurbelwange 24 zu verbinden, wie später beschrieben werden wird. Weiterhin ist ein Stift 27 zwischen den einen Bereich 23c und den anderen Bereich 23d eingebracht, um rotierbar ein erstes Ende 25a der Verbindungsstange 25 zu verbinden.As shown in FIGS . 1-2, the first arm 23 a of the rocker arm 23 is pivotally supported by an eccentric control cam 33 , as will be described later by a support hole, with an axis P1 of the control cam 33 forming a first pivot point , The second arm 23 b protrudes from an outer end of the first arm 23 a and is divided into two regions 23 c and 23 d in a fork shape. A pin 26 protrudes from an outer side of a relatively thick portion 23 c to rotatably connect a projection 24 b of the crank arm 24 , as will be described later. Furthermore, a pin 27 is inserted between the one area 23 c and the other area 23 d in order to rotatably connect a first end 25 a of the connecting rod 25 .
Die Kurbelwange 24 umfasst ein Ende oder ein ringförmiges Bezugsende 24a mit einem relativ großen Durchmesser und ein anderes Ende oder einen Vorsprung 24b, der in einer vorbestimmten Position der äußeren Umfangsoberfläche des Bezugsendes 24a angeordnet ist. Der Vorsprung 24b hat ein Stiftloch für ein rotierbares Aufnehmen des Stiftes 26. Eine Achse P2 des Stiftes 26 bildet einen zweiten Drehpunkt für das rotierbare Stützen des zweiten Armes 23b des Ventilkipphebels 23.The crank arm 24 includes one end or an annular reference end 24 a with a relatively large diameter and another end or a projection 24 b, which is arranged in a predetermined position of the outer peripheral surface of the reference end 24 a. The projection 24 b has a pin hole for rotatably receiving the pin 26 . An axis P2 of the pin 26 forms a second pivot point for the rotatable support of the second arm 23 b of the valve rocker arm 23 .
Wie am besten in Fig. 1 gesehen werden kann, ist die Verbindungsstange 25 im wesentlichen wie der Buchstabe L ausgebildet, der eine Wölbung auf der Seite des Ventilkipphebels 23 hat, und hat erste und zweite Enden 25a und 25b, die mit Stiftlöchern ausgebildet sind, durch welche die Enden der Stifte 27 und 28, die in die jeweiligen Stiftlöcher des zweiten Arms 23b des Ventilkipphebels 23 und des Nockenanlaufs 21 des ventilsteuernden Nockens 17 presseingepasst sind, rotierbar angeordnet sind. Eine Achse P3 des Stiftes 27 bildet einen dritten Drehpunkt, welcher leicht in Hinsicht auf die Achse P2 des Stiftes 26 als zweitem Drehpunkt in vertikaler und in Längsrichtungen versetzt ist.As best seen in Fig. 1, the connecting rod 25 is formed substantially like the letter L, which has a bulge on the side of the valve rocker arm 23 , and has first and second ends 25 a and 25 b, which are formed with pin holes through which the ends of the pins 27 and 28 , which are press-fitted into the respective pin holes of the second arm 23 b of the valve rocker arm 23 and the cam start 21 of the valve-controlling cam 17, are rotatably arranged. An axis P3 of the pin 27 forms a third pivot point, which is slightly offset in vertical and longitudinal directions with respect to the axis P2 of the pin 26 as the second pivot point.
An dem einen Ende der Stifte 26, 27 und 28 sind Sprengringe für eine eingeschränkte axiale Bewegung der Kurbelwange 24 und der Verbindungsstange 25 angeordnet.At one end of the pins 26 , 27 and 28 , snap rings are arranged for limited axial movement of the crank arm 24 and the connecting rod 25 .
Der Umschaltmechanismus 19 weist eine Steuerwelle 32, die über der Antriebswelle 13 eingebracht ist und rotierbar auf dem Lager 14 gestützt ist, und einen Steuernocken 33 auf, der an dem äußeren Umfang der Steuerwelle 32 befestigt ist, um einen Kippdreh punkt des Ventilkipphebels 23 auszubilden.The switching mechanism 19 has a control shaft 32 which is introduced above the drive shaft 13 and is rotatably supported on the bearing 14 , and a control cam 33 which is fixed to the outer periphery of the control shaft 32 to form a tilting pivot point of the valve rocker arm 23 .
Wie am besten von Fig. 1 gesehen werden kann, ist die Steuerwelle 32 parallel zu der Antriebswelle 13 eingebracht, um sich in der Längsrichtung des Motors zu erstrecken, und ist so konstruiert, dass sie innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches mittels ei nes Betätigungselementes oder elektrischen Motors 29, der an einem Ende der Steuer welle 32 angeordnet ist, zu rotieren und eine normale und eine umgekehrte Rotation zu ermöglichen.As best seen in Fig. 1, the control shaft 32 is inserted parallel to the drive shaft 13 to extend in the longitudinal direction of the motor and is designed to be within a certain angular range by means of an actuator or electric motor 29 , which is arranged at one end of the control shaft 32 to rotate and to allow normal and reverse rotation.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Steuernocken 33 wie ein Zylinder ausgebildet und hat eine Achse P1, die im Hinblick auf eine Achse P der Steuerwelle 32 durch einen Betrag α entsprechend zu einem dicken Bereich 33a hin versetzt ist.As shown in Fig. 2, the control cam 33 is designed as a cylinder and has an axis P1, which is offset with respect to an axis P of the control shaft 32 by an amount α corresponding to a thick area 33 a.
Der Motor 29 für das schaltbare Rotieren der Steuerwelle 32 wird in Übereinstimmung mit einem Schaltsignal, das von einer Steuervorrichtung 30 zum Bestimmen des Motor betriebszustandes abgeleitet wird, angetrieben. Die Steuervorrichtung 30 dient zum Be rechnen des aktuellen Motorbetriebszustandes in Übereinstimmung mit Detektions signalen von verschiedenen Sensoren, wie z. B. einem Kurbelwinkelsensor, einem Luft strömungsmesser, einem Kühlmitteltemperatursensor usw. Weiterhin stellt die Steuer vorrichtung 30 ein Steuersignal für den Motor 29 in Übereinstimmung mit einem Detekti onssignal von einem Potentiometer 31 zum Detektieren der Rotationsposition der Steu erwelle 32 zur Verfügung.The motor 29 for the switchable rotation of the control shaft 32 is driven in accordance with a switching signal which is derived from a control device 30 for determining the motor operating state. The control device 30 is used to calculate the current engine operating state in accordance with detection signals from various sensors, such as. B. a crank angle sensor, an air flow meter, a coolant temperature sensor, etc. Furthermore, the control device 30 provides a control signal for the motor 29 in accordance with a detection signal from a potentiometer 31 for detecting the rotational position of the control shaft 32 available.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform beschrieben. Wenn der Motor eine geringe Geschwindigkeit und eine geringe Belastung aufweist, wird die Steu erwelle 32 zu einer Position, wie in Fig. 2 gezeigt, durch den Motor 29 in Übereinstim mung mit einem Steuersignal aus der Steuervorrichtung 30 rotiert. Damit wird die Achse P1 des Steuernockens 33 in einer Rotationswinkelposition gehalten, die sich links von der Achse P der Steuerwelle 32, wie in Fig. 2 gezeigt, befindet, so dass der dicke Be reich 33a des Steuernockens 33 im Hinblick auf die Antriebswelle 13 nach links bewegt wird. Damit wird der Ventilkipphebel 23 in seiner Gesamtheit nach links bewegt durch Rotieren entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung um die Achse P2. Damit wird der ventil steuernde Nocken 17 mit dem Nockenanlauf 21, der gewaltsam leicht aufwärts durch die Verbindungsstange 25 gezogen wird, in seiner Gesamtheit zu einer Position, wie in Fig. 2 gezeigt, rotiert.The operation of the first embodiment will now be described. When the engine has a low speed and a low load, the control shaft 32 is rotated to a position as shown in FIG. 2 by the engine 29 in accordance with a control signal from the control device 30 . Thus, the axis P1 of the control cam 33 is held in a rotational angular position which is to the left of the axis P of the control shaft 32 , as shown in FIG. 2, so that the thick loading area 33 a of the control cam 33 with respect to the drive shaft 13 is moved to the left. The valve rocker arm 23 is thus moved in its entirety to the left by rotating counterclockwise about the axis P2. Thus, the valve-controlling cam 17 is rotated in its entirety to a position as shown in FIG. 2 with the cam start 21 , which is forcibly pulled slightly upward by the connecting rod 25 .
Damit wird, entsprechend Fig. 2, wenn die Rotation des Kurbelnockens 15 den zweiten Arm 23b des Ventilkipphebels 23 durch die Kurbelwange 24 nach oben zieht, ein ent sprechender Hub L1 zu dem ventilsteuernden Nocken 17 und dem Ventilstößel 16 durch die Verbindungsstange 25 übertragen, welcher kleiner ist als in Fig. 2 gezeigt. In sol chen Bereichen mit niedriger Geschwindigkeit und niedriger Belastung ist, mit Verweis auf Fig. 5, der Hubbetrag der Einlassventile 12 kleiner, um eine verringerte Reibung zu erreichen. Weiterhin wird die Öffnungszeit der Einlassventile 12 verzögert, um ein Überlappen zwischen den Einlass und Auslassventilen zu verringern, was in einem verbesserten Kraftstoffverbrauch und einer stabilen Motorrotation resultiert.In order for a ent speaking stroke, corresponding to Fig. 2, when the rotation of the crank cam 15 b of the rocker arm 23 pulls the second arm 23 by the crank arm 24 upward, transmitted L1 to the valve-operating cam 17 and the valve stem 16 through the connecting rod 25, which is smaller than that shown in FIG. 2. In such low speed, low load areas, with reference to FIG. 5, the lift amount of the intake valves 12 is smaller to achieve reduced friction. Furthermore, the opening time of the intake valves 12 is delayed to reduce overlap between the intake and exhaust valves, resulting in improved fuel consumption and stable engine rotation.
Andererseits, wenn der Motorbetriebszustand in einen Hochgeschwindigkeits- und Hochbelastungsbereich übergeht, wird die Steuerwelle 32 im Uhrzeigersinn durch den Motor 29 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal aus der Steuervorrichtung 30 ro tiert. Damit rotiert diese, in Bezugnahme auf die Fig. 3-4, den Steuernocken 33 im Uhr zeigersinn von der Position, wie in Fig. 2 gezeigt, um die Achse P1 (dicker Bereich 33a) des Steuernockens 33 nach rechts zu bewegen. Im Ergebnis wird der Ventilkipphebel 23 in seiner Gesamtheit nach rechts durch Rotation im Uhrzeigersinn um die Achse P2 bewegt und die Achse P3 bewegt sich nach rechts unten. Damit drückt der zweite Arm 23b den Nockenanlauf 21 des ventilsteuernden Nockens 17 durch die Verbindungs stange 25 nach unten, wobei der ventilsteuernde Nocken 17 in seiner Gesamtheit im Uhrzeigersinn um einen vorbestimmten Betrag rotiert wird. Fig. 3 zeigt ein Stadium mit offenen Ventil (im Moment des Erreichens des maximalen Hubes), und Fig. 4 zeigt das Stadium mit geschlossenem Ventil.On the other hand, when the engine operating state goes into a high speed and high load range, the control shaft 32 is rotated clockwise by the motor 29 in accordance with a control signal from the controller 30 . Thus, the control cam 33 to move to the right rotates these, in reference to FIGS. 3-4, the control cam 33 in the clock-clockwise direction from the position as shown in Fig. 2, about the axis P1 (thick portion 33a). As a result, the valve rocker arm 23 is moved in its entirety to the right by rotating clockwise around the axis P2, and the axis P3 moves to the bottom right. Thus, the second arm 23 b pushes the cam start 21 of the valve-controlling cam 17 through the connecting rod 25 downward, the valve-controlling cam 17 being rotated in its entirety in a clockwise direction by a predetermined amount. Fig. 3 shows a stage with the valve open (when the maximum stroke is reached), and Fig. 4 shows the stage with the valve closed.
Damit wird die Position des Kontaktes der Nockenoberfläche 22 des ventilsteuernden Nockens 17 im Hinblick auf die obere Oberfläche 16a des Ventilstößels 16 nach rechts oder in die Richtung des Hubbereiches 22c, wie in Fig. 3 gezeigt, im Hinblick auf die Position, wie in Fig. 2 gezeigt, bewegt. Dies rotiert den Kurbelnocken 15, wie in Fig. 3 gezeigt, um den zweiten Arm 23b des Ventilkipphebels 23 nach unten durch die Kurbel wange 24 zu ziehen, womit ein größerer Hub L2 im Hinblick auf den Ventilstößel 16, wie in Fig. 3 gezeigt, erreicht wird.Thus, the position of the contact of the cam surface 22 of the valve-controlling cam 17 with respect to the upper surface 16 a of the valve lifter 16 to the right or in the direction of the stroke area 22 c, as shown in Fig. 3, with respect to the position as in Fig. 2 shown moved. This rotates the crank cam 15 as shown in Fig. 3, to the second arm 23 b of the rocker arm 23 down through the crank arm to draw 24, whereby a larger stroke L2 with respect to the valve stem 16 as shown in Fig. 3 , is achieved.
Damit ist die Ventilhubcharakteristik in dem Hochgeschwindigkeits- und Hochbela stungsbereich größer als die in dem Niedriggeschwindigkeits- und Niederbelastungsbe reich, so dass der Ventilhubbetrag auch größer ist, wie in Fig. 5 gezeigt. Dies umfasst eine verbesserte Öffnungszeiteinstellung und verzögerte Schließzeiteinstellung von je dem der Einlassventile 12, womit eine verbesserte Ansaugluftladeeffizienz erreicht wird, wodurch eine ausreichende Motorleistung erreicht werden kann.Thus, the valve lift characteristic in the high speed and high load area is larger than that in the low speed and low load area, so that the valve lift amount is also larger, as shown in FIG. 5. This includes improved opening time setting and delayed closing time setting of each of the intake valves 12 , thereby achieving an improved intake air charging efficiency, whereby sufficient engine performance can be achieved.
In der ersten Ausführungsform sind der zweite und der dritte Drehpunkt P2 und P3 auf der Seite des zweiten Armes 23b des Ventilkipphebels 23 zusammen angeordnet, im Hinblick auf den ersten Drehpunkt P1 auf der Seite des ersten Armes 23a des Ventil kipphebels 23. Daher ist, wie oben beschrieben, während der Rotation von der minima len Hubposition zu der maximalen Hubposition speziell eine Belastung F, die auf die Achse P1 des Steuernockens 33 wirkt, ausreichend geringer als die der Vorrichtung, die in dem US-Patent Nr. 5,988,125 von Hara und anderen vom 23. November 1999 offen bart ist, wobei deren Gesamtinhalt hiermit durch Verweis enthalten ist.In the first embodiment, the second and third pivot points P2 and P3 on the side of the second arm 23 b of the valve rocker arm 23 are arranged together, with respect to the first pivot point P1 on the side of the first arm 23 a of the valve rocker arm 23 . Therefore, as described above, during the rotation from the minimum stroke position to the maximum stroke position, specifically, a load F acting on the axis P1 of the control cam 33 is sufficiently lower than that of the device described in US Patent No. 5,988,125 by Hara and others of November 23, 1999, the entire content of which is hereby incorporated by reference.
Speziell durch ein Beispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 3, wirkt bis zum Öffnen der Ein lassventile 12 in dem maximalen Hubbereich eine Kraft Fs, resultierend von einer Fe derkraft einer Ventilfeder 12a, auf den ventilsteuernden Nocken 17 durch den Ventilstö ßel 16, wodurch ein Moment M1 entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugt wird. Durch das Moment M1 erfährt die Verbindungsstange 25 eine erste Reaktionskraft f1, die in der Richtung des Pfeils oder in der Richtung der Verbindung der Achsen P3, 28a der Stifte 27 und 28 an den ersten und zweiten Enden 25a und 25b der Verbindungsstange 25 wirkt, welche auf den zweiten Arm 23b des Ventilkipphebels 23 durch den Stift 27 wirkt. Da sich der zweite Drehpunkt P2 auch auf der Seite des dritten Drehpunktes P3 befin det, wirkt eine zweite Reaktionskraft f2 in der Richtung des Pfeils oder in der Richtung entgegengesetzt zu der der Vorrichtung des US-Patentes Nr. 5,988,125, wodurch die erste Reaktionskraft f1 aufgehoben wird.Specifically by way of example, with reference to FIG. 3, acts until the opening of the inlet valves 12 in the maximum stroke range, a force Fs, resulting from a spring force of a valve spring 12 a, on the valve-controlling cam 17 through the valve tappet 16 , thereby a moment M 1 is generated counterclockwise. Through the moment M 1 , the connecting rod 25 experiences a first reaction force f 1 , which in the direction of the arrow or in the direction of the connection of the axes P3, 28 a of the pins 27 and 28 at the first and second ends 25 a and 25 b of the Connecting rod 25 acts, which acts on the second arm 23 b of the valve rocker arm 23 through the pin 27 . Since the second pivot P2 is also on the side of the third pivot P3, a second reaction force f 2 acts in the direction of the arrow or in the direction opposite to that of the device of US Patent No. 5,988,125, whereby the first reaction force f 1 is canceled.
Der Grund, warum die Richtung der zweiten Reaktionskraft f2 entgegengesetzt zu der der Vorrichtung des US-Patentes Nr. 5,988,125 ist, ist der folgende. In dem US-Patent Nr. 5,988,125 wirkt, wenn das Niederdrücken der Einlassventile 12 durch den ventil steuernden Nocken 17 durch Drücken des Ventilkipphebels 23 nach oben durch den Kurbelnocken 15 (Kurbelwange 24) durchgeführt wird, die zweite Reaktionskraft f2 in der Richtung entgegengesetzt zu der der Antriebswelle 13 oder nach oben. Auf der anderen Seite, in der gezeigten Ausführungsform, wenn der zweite Drehpunkt P2, auf welchen die zweite Reaktionskraft f2 wie oben beschrieben wirkt, sich auf der Seite des dritten Drehpunktes P3 befindet, auf welchen die erste Reaktionskraft f1 im Hinblick auf den ersten Drehpunkt oder die Achse P1 des Steuernockens 33 wirkt, wird das Niederdrücken der Einlassventile 12 durch Drücken des Ventilkipphebels 23 nach unten durch die Kurbelwange 24 über den zweiten Drehpunkt P2 ausgeführt.The reason why the direction of the second reaction force f 2 is opposite to that of the device of US Patent No. 5,988,125 is as follows. In U.S. Patent No. 5,988,125, when the depression of the intake valves 12 by the valve controlling cam 17 is performed by pushing the valve rocker arm 23 upward by the crank cam 15 (crank cheek 24 ), the second reaction force f 2 acts in the opposite direction that of the drive shaft 13 or up. On the other hand, in the embodiment shown, when the second pivot point P2, on which the second reaction force f 2 acts as described above, is on the side of the third pivot point P3, on which the first reaction force f 1 with respect to the first Pivot point or the axis P1 of the control cam 33 acts, the depression of the intake valves 12 is carried out by pressing the valve rocker arm 23 downward through the crank arm 24 via the second pivot point P2.
Das Aufheben der Reaktionskräfte f1 und f2 führt zu einer ausreichend reduzierten Bela stung F, die auf den ersten Drehpunkt P1 des Ventilkipphebels 23 wirkt. Im Ergebnis ist ein Moment Mt, das über die Steuerwelle 32 wirkt, auch ausreichend reduziert, um eine erforderliche Belastung auf den Motor 29 erheblich zu verringern.The removal of the reaction forces f 1 and f 2 leads to a sufficiently reduced load F, which acts on the first pivot point P1 of the valve rocker arm 23 . As a result, a torque Mt that acts via the control shaft 32 is also reduced sufficiently to significantly reduce a required load on the motor 29 .
Nach dem Schließen der Einlassventile 12 tritt, wie in Fig. 4 gezeigt, keine große Reak tionskraft aus der Ventilfeder 12a auf, und daher ist die Belastung F kleiner, wodurch eine unbedeutende Belastung auf den Motor 29 erzeugt wird.After closing the intake valves 12 , as shown in Fig. 4, no large reaction force from the valve spring 12 a occurs, and therefore the load F is smaller, whereby an insignificant load on the engine 29 is generated.
Des Weiteren ist in der ersten Ausführungsform der zweite Drehpunkt P2 leicht im Hin blick auf den dritten Drehpunkt P3 in vertikaler und in Längsrichtung versetzt. Dies re sultiert in einem einstellbaren variablen Hubbereich der Einlassventile 12.Furthermore, in the first embodiment, the second pivot point P2 is slightly offset in the vertical and longitudinal directions with a view to the third pivot point P3. This results in an adjustable variable stroke range of the intake valves 12 .
Die Fig. 6-7 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein einzelner Stift 40 verwendet wird, um den Vorsprung 24b der Kurbelwange 24 zu ver binden, die mit dem zweiten Arm 23b des Ventilkipphebels 23 und dem ersten Ende 25a der Verbindungsstange 25 gekoppelt ist, wodurch koaxial der zweite und der dritte Drehpunkt P2 und P3 eingebracht werden. Fig. 6 zeigt ein Stadium mit offenen Ventil (den Moment des Erreichens des maximalen Hubes), und Fig. 7 zeigt ein Stadium mit geschlossenen Ventil. Figs. 6-7 show a second embodiment of the present invention, wherein a single pin 40 is used around the protrusion 24 of the crank arm 24 b to bind ver, the b to the second arm 23 of the rocker arm 23 and the first end 25 a the connecting rod 25 is coupled, whereby the second and third pivot points P2 and P3 are introduced coaxially. Fig. 6 shows a stage with the valve open (the moment of reaching the maximum stroke), and Fig. 7 shows a stage with the valve closed.
In der zweiten Ausführungsform befinden sich, nach dem Öffnen der Einlassventile 12 in dem maximalen Hubbereich, wie in Fig. 6 gezeigt, der zweite und der dritte Drehpunkt P2 und P3 auf der Seite des zweiten Arms 23b des Ventilkipphebels 23 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform, wodurch ein geringerer Wert der Belastung F durch das Aufheben der Reaktionskräfte f1 und f2 erreicht wird. Außerdem trägt die koa xiale Anordnung des zweiten und dritten Drehpunktes P2 und P3 zu einer geringeren Indifferenz zwischen den Bauteilen bei. Dies erlaubt beispielsweise einen Anstieg des Freiraums zwischen der Kurbelwange 24 und der Steuerwelle 32, und eine Verringerung des Bereiches, der durch eine Kippstelle der Kurbelwange 24 und eine Kippstelle der Verbindungsstange 25 definiert ist, was zu verbesserten Entwurfsmöglichkeiten und einer verringerten Größe der Vorrichtung führt.In the second embodiment, after opening the intake valves 12 in the maximum stroke range as shown in FIG. 6, the second and third pivots P2 and P3 are on the side of the second arm 23 b of the valve rocker arm 23 in the same manner as in the first embodiment, whereby a lower value of the load F is achieved by canceling the reaction forces f 1 and f 2 . In addition, the coaxial arrangement of the second and third pivot points P2 and P3 contributes to a lower indifference between the components. This allows, for example, an increase in the clearance between the crank arm 24 and the control shaft 32 , and a reduction in the area defined by a tipping point of the crank arm 24 and a tipping point of the connecting rod 25 , which leads to improved design options and a reduced size of the device.
Weiterhin dient der einzelne Stift 40 zum Stützen der Kurbelwange 24 und der Verbin dungsstange 25, was in einer vereinfachten Struktur mit einer verringerten Anzahl von Teilen einer einfachen Montage und verringerten Herstellungskosten resultiert.Furthermore, the single pin 40 serves to support the crank arm 24 and the connecting rod 25 , which results in a simplified structure with a reduced number of parts, easy assembly and reduced manufacturing costs.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Vorsprung 24b der Kurbelwange 24 und das erste Ende 25a der Verbindungsstange 25 parallel und nahe der einen Seite des zweiten Arms 23b des Ventilkipphebels 24 an geordnet sind, und nicht auf beiden Seiten hiervon, wobei der Vorsprung 24b und das erste Ende 25a rotierbar mit dem zweiten Arm 23b durch einen einzelnen Stift 41 ge koppelt sind. Daher sind der zweite und der dritte Drehpunkt P2 und P3 nahe beieinan der eingebracht. Ferner ist das zweite Ende 25b der Verbindungsstange 25 rotierbar durch einen Stift 28 mit einem oberen Ende des ersten ventilsteuernden Nockens 17 auf der Seite der Grundkreisoberfläche 22a und nicht auf der Seite des Nockenanlaufs 21 gekoppelt. Wenn die Verbindungsstange 25 nach oben gedrückt wird, wird der Nocken anlauf 21 des ventilsteuernden Nockens 17 gedrückt, um das Einlassventil 12 zu öffnen. FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of the present invention with the protrusion 24 b of the crank arm 24 and the first end 25 a of the connecting rod 25 parallel and close to one side of the second arm 23 b of the rocker arm 24 to be sorted, and not on both sides thereof, the projection 24 b and the first end 25 a are rotatably coupled to the second arm 23 b by a single pin 41 ge. Therefore, the second and third pivot points P2 and P3 are brought close to each other. Furthermore, the second end 25 b of the connecting rod 25 is rotatably coupled by a pin 28 to an upper end of the first valve-controlling cam 17 on the side of the base circle surface 22 a and not on the side of the cam start 21 . When the connecting rod 25 is pushed up, the cam start 21 of the valve-controlling cam 17 is pressed to open the inlet valve 12 .
In der dritten Ausführungsform, worin das zweite Ende 25b der Verbindungsstange 25 mit dem ersten ventilsteuernden Nocken 17 auf der Seite der Grundkreisoberfläche 22a gekoppelt ist, wirken, während die erste Reaktionskraft f1, die entgegen der Kraft Fs er zeugt ist, in entgegengesetzter Richtung zu der ersten und zweiten Ausführungsformen ausgerichtet ist, und die zweite Reaktionskraft f2 auch in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet ist, die Reaktionskräfte f1 und f2 in entgegengesetzte Richtungen in der gleichen Weise wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform, wodurch die gleiche Reduzierung der Belastung F bewirkt wird. Weiterhin ragt die Verbindungsstange 25 nicht nach außen, was einen Entwurfsvorteil besitzt.In the third embodiment, wherein the second end 25 b of the connecting rod 25 is coupled to the first valve-controlling cam 17 on the side of the base circle surface 22 a, while the first reaction force f 1 , which is generated against the force Fs, acts in opposite directions Direction is aligned to the first and second embodiments, and the second reaction force f 2 is also oriented in the opposite direction, the reaction forces f 1 and f 2 in opposite directions in the same manner as in the first and the second embodiment, thereby reducing the same the load F is effected. Furthermore, the connecting rod 25 does not protrude outwards, which has a design advantage.
Außerdem sind in der dritten Ausführungsform der Vorsprung 24b und das erste Ende 25a parallel zu der einen Seite des zweiten Arms 23b des Ventilkipphebels 23 angeord net, wodurch das sogenannte Hebelphänomen während des Betriebs verhindert wird. Moreover, in the third embodiment, the projection 24 b and the first end 25 a parallel to the one side of the second arm 23 b of the rocker arm 23 angeord net, whereby the so-called phenomenon lever during operation is prevented.
Speziell wenn der Vorsprung 24b der Kurbelwange 24 und das erste Ende 25a der Ver bindungsstange 25 jeweils auf beiden Seiten des zweiten Arms 23d des Ventilkipphe bels 23 angeordnet sind, erfährt der zweite Arm 23b des Ventilkipphebels 23 ein Hebel moment Mt2, das durch die erste Reaktionskraft f1 auf der Seite der ventilsteuernden Nockens 17 erzeugt wird, und ein Hebelmoment Mt1, das durch die zweite Reaktions kraft f2 auf der Seite des Kurbelnockens 15 in der gleichen Richtung wie das Moment Mt2 erzeugt wird, wodurch ein Auftreten eines großen Hebelmomentes Mt (= Mt1 + Mt2) an dem ersten Arm 23a des Ventilkipphebels 23 resultieren kann. Im Ergebnis tritt eine Kollision zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Stützloches des ersten Armes 23a und der äußeren Umfangsoberfläche des Steuernockens 33 auf, wodurch der Rei bungswiderstand erhöht wird, was zu einer möglichen Verschlechterung der Rotations fähigkeit des Steuernockens 33 führen kann.Specifically when the projection 24 b of the crank arm 24 and the first end 25 a of the Ver connection rod 25 respectively on both sides of the second arm 23 d of the Ventilkipphe bels 23 are arranged, the second arm 23 undergoes b of the rocker arm 23, a lever moment Mt 2, that is generated by the first reaction force f 1 on the valve control cam 17 side, and a lever torque Mt 1 that is generated by the second reaction force f 2 on the crank cam 15 side in the same direction as the torque Mt 2 , thereby a large lever moment Mt (Mt = Mt + 1 2) may result on the first arm 23 a of the rocker arm 23 to occur. As a result, a collision between the inner circumferential surface of the support hole of the first arm 23 a and the outer circumferential surface of the control cam 33 occurs, whereby the friction resistance is increased, which can lead to a possible deterioration in the rotational ability of the control cam 33 .
Andererseits, wenn der Vorsprung 24b und das erste Ende 25a an der einen Seite des zweiten Armes 23b des Ventilkipphebels 23, wie in der dritten Ausführungsform, ange ordnet sind, wirken die Hebelmomente Mt1 und Mt2 in entgegengesetzte Richtungen. Im Ergebnis werden die Hebelmomente Mt1 und Mt2 aufgehoben, wodurch ein ausreichend verringertes Hebelmoment Mt auf den ersten Arm 23a des Ventilkipphebels 23 erzielt wird, wodurch unerwünschte Erscheinungen wie z. B. eine Kollision des Ventilkipphebels 23 verhindert werden, womit eine immer exzellente Rotation des Steuernockens 33 er reicht wird.On the other hand, if the projection 24 b and the first end 25 a on one side of the second arm 23 b of the valve rocker arm 23 , as in the third embodiment, are arranged, the lever torques Mt 1 and Mt 2 act in opposite directions. As a result, the lever torques Mt 1 and Mt 2 are canceled, whereby a sufficiently reduced lever torque Mt on the first arm 23 a of the valve rocker arm 23 is achieved, whereby undesirable phenomena such. B. a collision of the valve rocker arm 23 can be prevented, whereby an always excellent rotation of the control cam 33 it is sufficient.
Fig. 10 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die ventil steuernden Nocken 17 separat unterschiedlich angeordnet sind, um an die entspre chenden Einlassventile 12 unabhängig anzugrenzen, und zwei Verbindungsstangen 25 so angeordnet sind, dass sie mit den entsprechenden ventilsteuernden Nocken 17 in Verbindung stehen. Außerdem ist der zweite Arm 23b des Ventilkipphebels 23 gabel förmig in zwei Bereiche geteilt, welche einen Abstand 23d dazwischen haben. Der Vor sprung 24b der Kurbelwange 24 auf der Seite des Kurbelnockens 15 ist in dem Zwi schenraum 23d angeordnet und die ersten Enden 25a der Verbindungsstangen 25 sind auf beiden äußeren Seiten des zweiten Armes 23b angeordnet. Der Vorsprung 24b und die ersten Enden 25a sind koaxial miteinander durch einen einzelnen Stift 42 gekoppelt, der durch den zweiten Arm 23b angeordnet ist. Deshalb können der zweite Drehpunkt P2 und die zwei dritten Drehpunkte P3 und P3 auf der Seite des zweiten Armes 23b angeordnet werden. Fig. 10 shows a fourth embodiment of the present invention, wherein the valve-controlling cams 17 are separately arranged differently in order to independently adjoin the corresponding intake valves 12 , and two connecting rods 25 are arranged such that they connect to the corresponding valve-controlling cams 17 stand. In addition, the second arm 23 b of the valve rocker arm 23 is fork-shaped divided into two areas, which have a distance 23 d between them. Before the crack 24 of the crank web 24 b on the side of the crank cam 15 is in the interim rule space 23 d arranged and the first ends 25 a of the connecting rods 25 are arranged on both outer sides b of the second arm 23rd The projection 24 b and the first ends 25 a are coaxially coupled to each other by a single pin 42 which is arranged by the second arm 23 b. Therefore, the second pivot point P2 and the two third pivot points can be disposed on the b side of the second arm 23 P3 and P3.
Auf ähnliche Weise ist das zweite Ende 25b von jeder Verbindungsstange 25 gabelför mig in zwei Bereiche geteilt, zwischen denen eine Oberseite eines Endes des zugehöri gen ventilsteuernden Nockens gehalten wird. Die ventilsteuernden Nocken 17 sind ro tierbar durch die Stifte 28 gestützt, die durch die zweiten Arme 25b angeordnet sind.Similarly, the second end 25 b of each connecting rod 25 gabelför mig divided into two areas, between which a top surface is held one end of the related contractual valve-operating cam. The valve-controlling cams 17 are supported by the pins 28 , which are arranged by the second arms 25 b.
Da der zweite Drehpunkt P2 zwischen den zwei dritten Drehpunkten P3 und P3 einge bracht ist, wirken die Hebelmomente Mt2 und Mt2 an den dritten Drehpunkten P3 und P3 in entgegengesetzte Richtungen, wodurch ein beträchtlich verringertes Hebel- oder Fallmoment Mt auf den Ventilkipphebel 23 ausgeübt wird. Dies resultiert in einem ex trem reduzierten Hebelmoment, das auf den Steuernocken 33 wirkt, wodurch eine weitere exzellente Rotation des Steuernockens 33 erlaubt wird.Since the second pivot point P2 is introduced between the two third pivot points P3 and P3, the lever moments Mt 2 and Mt 2 act at the third pivot points P3 and P3 in opposite directions, as a result of which a considerably reduced lever or drop moment Mt is exerted on the valve rocker arm 23 becomes. This results in an extremely reduced lever torque, which acts on the control cam 33 , which allows a further excellent rotation of the control cam 33 .
Außerdem dient der einzelne Stift 42 dazu, den Vorsprung 24b mit den ersten Enden 25a koaxial zu koppeln, wodurch eine vereinfachte Struktur und eine verringerte Anzahl von Teilen erreicht wird, wodurch Vorteile in der Montageeffektivität und den Herstel lungskosten erzielt werden.In addition, the single pin 42 is used to coaxially couple the projection 24 b with the first ends 25 a, whereby a simplified structure and a reduced number of parts is achieved, whereby advantages in assembly efficiency and manufacturing costs are achieved.
Weiterhin kann, da das Ende eines jeden ventilsteuernden Nockens 17 durch das ga belförmig geteilte zweite Ende 25b von jeder Verbindungsstange 25 für eine Zweipunkt stützung umgeben ist, der ventilsteuernde Nocken 17 vom Fallen gehindert werden, wodurch eine immer exzellente Stützung für die Rotation des ventilsteuernden Nockens 17 erreicht wird.Furthermore, since the end of each valve-controlling cam 17 is surrounded by the fork-shaped second end 25 b of each connecting rod 25 for a two-point support, the valve-controlling cam 17 can be prevented from falling, thereby providing excellent support for the rotation of the valve-controlling Cam 17 is reached.
Da die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die illustrierenden Ausführungsformen be schrieben wurde, ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt ist, und verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Since the present invention be with respect to the illustrative embodiments , it should be noted that the present invention is not limited to this and various changes and modifications can be made without to depart from the scope of the present invention.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung 2000-220397 ist hier durch Be
zugnahme eingeschlossen.
Fig. 5: Maximale Hubcharakteristik (L2)
Minimale Hubcharakteristik (L1)
AntriebswellenwinkelThe entire content of Japanese Patent Application 2000-220397 is hereby incorporated by reference. Fig. 5: Maximum stroke characteristic (L2)
Minimum stroke characteristics (L1)
Drive shaft angle
Claims (16)
eine Antriebswelle (13), die synchron mit einer Kurbelwelle rotiert;
einen Kurbelnocken (15), der an einem äußeren Umfang der Antriebswelle (13) angeordnet ist;
einen ventilsteuernden Nocken (17), der schwenkbar durch die Antriebswelle (13) gestützt ist, wobei der ventilsteuernde Nocken (17) ein Motorventil (12) betätigt; und
einen Ventilkipphebel (23) mit einem ersten Arm (23a), der schwenkbar an einem exzentrischen Steuernocken (33) an einem ersten Drehpunkt (P1) montiert ist, und einem, zweiten Arm (23b), der rotierbar an den Kurbelnocken (15) und den ventil steuernden Nacken (17) an einem zweiten Drehpunkt (P2) bzw. einem dritten Drehpunkt (P3) montiert ist, wobei der Ventilkipphebel (23) eine Antriebskraft des Kurbelnockens (15) zu dem ventilsteuernden Nocken (17) überträgt,
wobei ein Hub des Motorventils (12), der durch den ventilsteuernden Nocken (17) erzeugt wird, durch das Ändern eines Kippdrehpunktes des Ventilkipphebels (23) durch eine Rotationssteuerung des Steuernockens (33) variiert wird, und
wobei sich der zweite Drehpunkt (P2) und der dritte Drehpunkt (P3) auf der Seite des zweiten Armes des Ventilkipphebels befinden.1. A variable valve actuation device for an internal combustion engine, which comprises:
a drive shaft ( 13 ) rotating in synchronism with a crankshaft;
a crank cam ( 15 ) disposed on an outer periphery of the drive shaft ( 13 );
a valve control cam ( 17 ) pivotally supported by the drive shaft ( 13 ), the valve control cam ( 17 ) actuating an engine valve ( 12 ); and
a valve rocker arm ( 23 ) with a first arm ( 23 a) which is pivotally mounted on an eccentric control cam ( 33 ) at a first pivot point (P1), and a, second arm ( 23 b) which is rotatable on the crank cams ( 15 ) and the valve-controlling neck ( 17 ) is mounted on a second pivot point (P2) or a third pivot point (P3), the valve rocker arm ( 23 ) transmitting a driving force of the crank cam ( 15 ) to the valve-controlling cam ( 17 ),
wherein a stroke of the engine valve ( 12 ) generated by the valve control cam ( 17 ) is varied by changing a rocking pivot of the valve rocker arm ( 23 ) by a rotation control of the control cam ( 33 ), and
the second pivot point (P2) and the third pivot point (P3) being on the side of the second arm of the valve rocker arm.
eine Kurbelwelle;
eine Antriebswelle (13), die synchron mit der Kurbelwelle rotiert;
einen Kurbelnocken (15), der an dem äußeren Umfang der Antriebswelle (13) an geordnet ist;
einen ventilsteuernden Nocken (17), der schwenkbar durch die Antriebswelle (13) gestützt ist, wobei der ventilsteuernde Nocken (17) ein Motorventil (12) betätigt; und
einen Ventilkipphebel (23) mit einem ersten Arm (23a), der schwenkbar zu einem exzentrischen Steuernocken (33) an einem ersten Drehpunkt (P1) montiert ist, und einem zweiten Arm (23b), der rotierbar zu dem Kurbelnocken (15) und dem ventil steuernden Nocken (17) an einem zweiten Drehpunkt (P2) bzw. einem dritten Drehpunkt (P3) montiert ist, wobei der Ventilkipphebel (23) eine Antriebskraft des Kurbelnockens (15) auf den ventilsteuernden Nocken (17) überträgt,
wobei ein Hub des Motorventils (12), der durch den ventilsteuernden Nocken (17) erzeugt wird, durch Ändern eines Kippdrehpunktes des Ventilkipphebels (23) durch eine Rotationssteuerung des Steuernockens (33) variiert wird, und
wobei sich der zweite Drehpunkt (P2) und der dritte Drehpunkt (P3) auf der Seite des zweiten Armes (23b) des Ventilkipphebels (23) befinden.9. An internal combustion engine which has:
a crankshaft;
a drive shaft ( 13 ) rotating in synchronism with the crankshaft;
a crank cam ( 15 ) which is arranged on the outer circumference of the drive shaft ( 13 );
a valve control cam ( 17 ) pivotally supported by the drive shaft ( 13 ), the valve control cam ( 17 ) actuating an engine valve ( 12 ); and
a valve rocker arm ( 23 ) with a first arm ( 23 a) which is pivotally mounted to an eccentric control cam ( 33 ) at a first pivot point (P1), and a second arm ( 23 b) which is rotatable to the crank cam ( 15 ) and the valve-controlling cam ( 17 ) is mounted at a second pivot point (P2) or a third pivot point (P3), the valve rocker arm ( 23 ) transmitting a driving force of the crank cam ( 15 ) to the valve-controlling cam ( 17 ),
wherein a stroke of the engine valve ( 12 ) generated by the valve controlling cam ( 17 ) is varied by changing a rocking pivot of the valve rocker arm ( 23 ) by a rotation control of the control cam ( 33 ), and
wherein the second pivot point (P2) and the third pivot point (P3) are on the side of the second arm ( 23 b) of the valve rocker arm ( 23 ).
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